【摘要】：近年來(lái),海灣戰(zhàn)爭(zhēng)及911恐怖襲擊、馬航MH370失聯(lián)等國(guó)際事件暴露出的空防情報(bào)不共享、提供目標(biāo)屬性不明確、航跡不連續(xù)、態(tài)勢(shì)評(píng)估不準(zhǔn)確等問(wèn)題,嚴(yán)重影響了戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)和反恐作戰(zhàn)。我軍受指揮關(guān)系、武器性能、地理遮蔽、編制體制等條件約束,不同程度地存在著上述問(wèn)題,因此,從2010年開(kāi)始,重點(diǎn)加強(qiáng)了對(duì)空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)情報(bào)系統(tǒng)的研究和建設(shè)。本論文所研究的課題,系作者從事幾十年雷達(dá)情報(bào)系統(tǒng)建設(shè)與保障維護(hù)工作基礎(chǔ)上,結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所做的創(chuàng)新和探索。課題重點(diǎn)研究了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在多傳感器信息融合中的優(yōu)化布站、目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤、威脅評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù),探討了有關(guān)技術(shù)的改進(jìn)問(wèn)題,并在工作實(shí)際中進(jìn)行了應(yīng)用。課題的研究較好地發(fā)揮了多傳感器信息融合技術(shù)在空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的作用,提高了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體作戰(zhàn)性能。論文以實(shí)現(xiàn)空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的布站優(yōu)化,改進(jìn)異類傳感器信息融合的目標(biāo)識(shí)別,完成被動(dòng)傳感器的目標(biāo)跟蹤,以及分析空防威脅評(píng)估為目標(biāo),主要基于蟻群算法(ant colony optimization, ACO)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、高斯-厄密特濾波(Gauss-Hermite filtering, GHF)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Bayesian networks, BN)等信息融合理論及方法,對(duì)空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的布站優(yōu)化、目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤、威脅評(píng)估等展開(kāi)研究及實(shí)踐應(yīng)用。論文首先歸納了多傳感器信息融合的特點(diǎn)和基本定義。描述了信息融合的系統(tǒng)模型和主要算法,異類傳感器系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息互補(bǔ),避開(kāi)各自缺點(diǎn),但融合復(fù)雜,沒(méi)有統(tǒng)一方法：被動(dòng)傳感器本身不發(fā)射信號(hào),具有較強(qiáng)的生存能力和反隱身能力。其次,基于雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)布站方案及優(yōu)化方法,實(shí)地搭建了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)。研究了基于ACO算法的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)布站方案,提出了基于參數(shù)優(yōu)選演進(jìn)的優(yōu)化布站方法,仿真得到了較好的布站方案；進(jìn)行了實(shí)地勘察,完成了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)地搭建,驗(yàn)證了理論方法的正確性和可操作性。再次,研究了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于異類傳感器信息融合的目標(biāo)識(shí)別改進(jìn)問(wèn)題。討論了基于3種異類傳感器構(gòu)建異類傳感器信息融合系統(tǒng),研究了特征層基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)聚類中心選擇方法和決策層改進(jìn)D-S證據(jù)組合矛盾沖突解決方案；對(duì)四批四架飛機(jī)日標(biāo)進(jìn)行了偵測(cè),得到了目標(biāo)特征參數(shù),進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),完成了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)空中目標(biāo)融合識(shí)別的改善。之后,基于多被動(dòng)傳感器系統(tǒng),討論了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)純方位多目標(biāo)跟蹤融合方法。分析了被動(dòng)雷達(dá)純方位條件下基于高斯-厄密特濾波(Gauss-Hermite filtering, GHF)的目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)更新方法,利用目標(biāo)先驗(yàn)信息計(jì)算得到全體觀測(cè)與目標(biāo)的可行劃分；基于空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),對(duì)兩批兩架飛機(jī)目標(biāo)進(jìn)行了純方位被動(dòng)跟蹤關(guān)聯(lián),并對(duì)關(guān)聯(lián)結(jié)果進(jìn)行了比較。最后,結(jié)合空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)多種情況下的敵機(jī)威脅等級(jí)進(jìn)行了評(píng)估分析。給出了威脅評(píng)估的數(shù)學(xué)描述,建立了模糊動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(fuzzy dynamic Bayesian networks, FDBN)模型,對(duì)兩批兩架飛機(jī)目標(biāo)進(jìn)行了模擬空戰(zhàn)的雷達(dá)偵測(cè),并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真給出了基于模糊動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的威脅評(píng)估(threat assessment using fuzzy dynamic Bayesian networks, TAFDBN)推理過(guò)程,以及FDBN靈敏度計(jì)算,研究結(jié)果擴(kuò)展了空防雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用。
[Abstract]:In recent years, the air-raid information that has been exposed by international events such as the Gulf War and the September 11 terrorist attacks and the Malaysia Airlines flight MH370 is not shared, and the problems such as the unclear target attribute, the non-continuity of the track, the inaccurate situation assessment and the like are provided, and the war operation and the counter-terrorism operation are seriously affected. As a result, the research and construction of the airborne anti-radar network information system has been strengthened in the beginning of 2010. The subject of this thesis is the innovation and exploration of the author's work experience in the construction and maintenance of radar information system for several decades. This paper focuses on the key technologies such as the optimization of the air defense radar network system in the multi-sensor information fusion, the target recognition, the target tracking and the threat assessment, and discusses the improvement of the related technologies and the application in the practice. The research on the problem of multi-sensor information fusion plays an important role in the anti-radar network, and the overall operational performance of the airborne radar network system is improved. Based on ant colony optimization (ACO) and fuzzy neural network, the paper is based on ant colony optimization (ACO) and fuzzy neural network. The information fusion theory and method of Gauss-Hermite filtering (GHF) and Bayesian networks (BN) are used to research and practice the optimization, target recognition, target tracking and threat assessment of the airborne radar network system. The paper first summarizes the characteristics and the basic definition of multi-sensor information fusion. The system model and the main algorithm of the information fusion are described. The heterogeneous sensor system can realize the information complementation and avoid the respective disadvantages, but the fusion is complex and there is no uniform method: the passive sensor does not transmit the signal itself, and has strong survivability and anti-stealth capability. Secondly, the airborne radar network system platform is built on the ground based on the radar network fabric station scheme and the optimization method. This paper studies the radar network fabric station scheme based on the ACO algorithm, and puts forward the optimized cloth station method based on the parameter optimization evolution. The simulation results in the better cloth station scheme. The field investigation is carried out, and the field construction of the air defense radar network system is completed. and the correctness and the operability of the theoretical method are verified. Thirdly, the target recognition improvement problem based on the heterogeneous sensor information fusion is studied. This paper discusses the construction of heterogeneous sensor information fusion system based on three kinds of heterogeneous sensors, and studies the improved clustering center selection method and decision-making level improvement of D-S evidence combination conflict resolution solution based on the fuzzy neural network. The target characteristic parameters are obtained, and the simulation experiment is carried out, and the improvement of the air target fusion recognition by the air defense radar network system is completed. Then, based on the multi-passive sensor system, the method of multi-target tracking and fusion of the pure azimuth of the airborne radar is discussed. The target track correlation updating method based on the Gaussian-Hermite filtering (GHF) under the pure azimuth condition of the passive radar is analyzed, and the feasible division of the whole observation and the target is obtained by using the prior information of the target, and the method is based on the air defense radar network system, A pure-orientation passive tracking association for two aircraft targets is carried out, and the correlation results are compared. Finally, the threat level of the enemy aircraft under various conditions is analyzed and analyzed in combination with the airborne radar network system. The mathematical description of the threat assessment is given, and the fuzzy dynamic Bayesian network (FDBN) model is established, and the radar detection of the two aircraft targets is simulated. The reasoning process of the threat assessment (TAFDBN) based on the fuzzy dynamic Bayesian network and the sensitivity calculation of the FDBN are given by computer simulation. The results of the research extend the operational applications of the airborne radar network system.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN959;TP202

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本文編號(hào)：2340327